变频调速气压给水设备制造技术

本实用新型专利技术专用涉及一种对水泵电机变频调速的小型化气压给水设备。除现今气压式或变频式给水设备所具有的主要部件之外，还设有防超压装置和专用副控制器。同国内外气压式或变频式给水设备相比较，具有气压水罐容积小，工作频率低，防止给水管网超压，节约电能和设备成本，系统可靠性高，生活、消防两用等许多优点。（*该技术在2001年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本技术专利涉及一种对水泵电机实施变频调速的小型化气压给水设备。80年代中期，我国出现了对水泵电机采取变频调速的自动化水泵站，即所谓变频式恒压给水设备，本文简称BPS设备。例如，中国自动化技术公司的CAM系列设备，北京市德茂供水设备厂的BTH型设备（专利申请号：89220031.6）等。它们都是采用工业上常用的变频调速器（VVVF）、PID控制器以及压力变送器这三个部件，对驱动水泵的交流电动机实施变频调节，自动改变水泵的给水流量。与普通三泵制水泵站相比较，每日可节省10～15％电能；比高位水箱投资省、占地面积小，施工同期短，水质不易受污染。然而，绝大多数离心泵的外特性都具有驼峰点，即水泵最高扬程Hm点（见图4中的Dcm、Dot）的流量Qn＞Qot＞0。当水泵的转速下降到工频转速n0的约80％时，在这个驼峰点左边的Q≤Qot区域，这种变频调速方法再不能调节流量。这就是BPS设备的盲区。因此，这种设备不太适用于夜间微量供水或需要长期维持管网水压的场合（如消防给水管）。此外，水泵电机属于大惯性环节，只宜慢速改变转速。因此，在变频泵上并联或断开恒速泵，给水流量以双倍跃变时，或者加快给水阀门的开、关速度（如，消防）时，这种设备将发生相当严重的超压和水锤现象，甚至造成管网破裂。在这种场合，BPS设备根本谈不上恒压供水。为了解决这些矛盾，许多厂家都把变频调速水泵为主系统，再增加一个由补助小泵和气压水罐构成的付系统，以此减轻超压和水锤并在微量用水期间关掉主系统。但是，这样以来，与一般的气压给水设备一样，当减小气压水罐容积时，加大给水压力的变化，提高补助小泵的启、停频率，对上述超压和水锤起不了多大作用，严重影响系统的可靠性和工作寿命。反之，倘若加大气压水罐容积，势必提高设备的成本。根据以上情况，本技术专利将提出一种所有主、付系统水泵电机均变频调速的新型变频调速式气压给水设备，本文简称BPQS设备。其目的是在最大限度减小气压水罐容积，实现小型化的基础上，降低补助水泵的工作频率，防止管网超压，降低设备成本，提高使用可靠性，进一步减小能耗。还当接到消防信号时，立刻自动提高给水压力，实施消防用水量的自动调节。从而，一种设备消防、生活两用，以便建筑楼房时可节省一套给水管道，达到更大经济效益。下面结合图1～图4，具体介绍本技术给水设备。图1是BPQS设备的工艺流程。图2是付控制器（FK）的电路。图3是BPQS主系统的调节特性。-->图4是BPQS付系统的调节特性。本技术给水设备，由主、付、电控三个分系统组成，见图1。1.主水泵的大流量给水系统，简称主系统。它和现今国内外BPS设备的主系统有所不同。在吸水管1和给水管5之间并联B1、B2、B3三台主水泵。它们均采用立式多级水泵。改变水泵的级数m8满足不同给水高度。每台水泵的进出口均设置闸阀2和4，在水泵出口与闸阀4之间装有止回阀3，防止水倒流。吸水管1的一头与贮水池18联接，另一头通过安全阀8和回流管7与给水管5连接。一旦出现超压时打开安全阀8，把压力水泄回到吸水管1，防止水管破裂。目前工业上使用的安全阀灵敏度较差，为了提高灵敏度，减小超压值，在安全阀入口法兰上装有限流孔板9。出水管5的一头与小型气压给水设备连接，另一头通过给水总阀6与给水管网12相联。检测给水压力的主系统压力变送器YB8装在QS罐顶部。2.小型化的小流量气压给水系统，简称付系统。主要由补助泵B0和气压水罐QS组成。在B0泵入口通过闸阀10与吸水管连接，出口装有付系统压力变送器YB0并通过调节阀11与QS罐内的补气罐BQ连接。在补气罐顶部的导管最高处设有吸气阀15和空气过滤器16，并经过止回阀13，吸入的空气压入QS罐补气。在QS罐下部装置水位控制器SW，当水位下降到限定水位时，接通顶部的电磁阀DF，排出罐内多余气体。在QS罐顶部还设有压力控制器YK和主系统压力变送器YB2。3.BPQS设备的变频控制系统，简称电控系统。如同一般的变频调速式水泵站一样，它由变频调速器VVVF和PID控制器以及7个交流接触器CJ等组成，其中CJ0～CJ3四个接触器用来已经VVVF变频的电源分别传输给B0～B3水泵的电机使它们变频调速，其余CJR～CJC三个交流接触器用来不经过变频的工频电源直接传输于主水泵电机B1～B3使它们分别在工频转速下恒速工作。除此之外，BPQS系统电控部分的最大特征是在压力变送器YB0、YB1与PID间有付控制器FK。它协助PID主控制器，对付系统实施工作转换与变频操作。下面结合图2，进一步介绍FK的电路。它由K9、K1、KX、KQ五个继电器和RQ、RK两个电位器组成。为了防止这些继电器对压力变送器YB0、YB8的信号干扰，每个继电器上又并联了阻容器件RC。接通K0和K1的信号S0、S1由PID发出，而接通KX的信号S％由外部消防系统给的。此外，付控制器又把压力变送器YB0、YB8检测的压力信号UP0、UP8，改变成U8、UQ、U％三档输入到PID控制器。下面介绍这些继电器和元件之间的触点关系。K0、K1、K％继电器的常开触点K0－2、K1－2、K％－2分别接通CJ0、CJ1和RX电位器的电路，而它们的常闭触点K0－1、K1－1、K％－1串联在一起接通继电器KQ电路，另一个常闭触点KX－3接通YBS的电路。因此当S0＝S1＝SX＝0（切断三个信号）时，通过这些常闭触点接通KQ和YB8。这时，KQ继电器的三个常开触点闭合，其中KQ－1用来自锁，KQ－2接通压力控制器YK电路，KQ－5接通压力变送器YB0与电位器RQ的电路，而其常闭触点-->KQ－3和KQ－4分别切断CJ0和YB3的电路，以此完成主、付系统的工作转换。下面，结合图3、图4，简述BPQS设备的工作原理。在此之前，首先说明这两个图中各种曲线和符号的物理意义。n0、n1、2n1、3n1－各水泵的工频转速或其单级外特性曲线；not、n1t、nok等－水泵各相关点转速或其单级低速特性曲线；Zb、Z1、Z1等－当时用水量相对应的给水管网阻力系数；HJ＋Z1Q2－当时用水量相对应的给水管网特性曲线；S1Q2－水泵停泵点的等效曲线；HJ－拆算到水泵单级上的最大给水高度，m；H1－各工况点的单级扬程；Q1－各工况点流量；D1－各工况点符号。BPQS设备的工作过程，可按如下四种工作状态概括。1.主系统的变频调速，大流量供水状态，简称主BP状态。当用水流量Q大于B1水泵的最低流量，如Q≈Q1f时，管网阻力系数Z＝Z1f，B1水泵的工况点处于n1t特性和HJ＋Z1fQ2特性这两条曲线的交点D1f点。这时，压力变送器YB8检测的S1f点扬程H1f低于PID控制器内设定扬程H8（即H1f＜H9）。因此，PID指令变频调速器VVVF增频，加速B1泵，加大流量，直到D1f点沿HJ＋Z1fQ2曲线上升到H8水平线为止。当用水流量增加到Q＝Q1时，B1泵的转速已达到工频最高转速n1，PID发出S1＝0（切断）、SR＝S2＝1（接通）信号，切断交流接触器CJ1，接通CJR和CJ2。这时，工频电源经CJ8直接通入B1泵使它以工频恒速供水Q1，而B2水泵经CJ2得到VVVF变频的电源，从此进入变频调速状态。以此类推，给水流量可自动增加到三个主水泵的最大流量之和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对水泵电机变频调速的小型化气压给水设备，它包括由给水管和吸水管之间并联几台主水泵、阀门的主系统，由补助泵和具有补气罐、水位控制器、压力控制器、电磁阀、吸气阀、空气过滤器、止回阀等元器件的气压水罐所组成的付系统，以及由变频调速器、ＰＩＤ控制器和几个交流接触器等所组成的电控系统，其特征在于：在主系统上设有防超压用安全阀８；在付系统上装置两个压力变送器ＹＢ↓［１］和ＹＢ↓［０］；电控系统上设有本设备专用付控制器ＦＫ；安全阀８为工业上的通用阀件。在其入水口法兰上装有限流孔９并 与给水管５连接，其出水口用导管与吸水管１连接，构成当给水管超压时冲开安全阀８，泄回压力水的回水管路；在两个压力变送器当中，ＹＢ↓［１］装设在气压水罐ＱＳ的顶部与压力控制器ＹＫ并联，检测主系统的给水压力Ｐ↓［ｓ］，另一个压力变送器ＹＢ↓［ ０］装在补助泵Ｂ↓［０］与调节阀１１之间的导管上，检测Ｂ↓［０］泵的出水压力Ｐ↓［０ｓ］，它们的检测压力信号Ｕ↓［ｐ３］和Ｕ↓［ｐ０］输入到付控制器ＦＫ，除此之外，ＦＫ的输入信号还有ＰＩＤ控制器发出的Ｓ↓［０］、Ｓ↓［１］信号和消防系统给的Ｓ↓［１］信号，付控制器ＦＫ把输入的压力信号变换成Ｕ↓［２］、Ｕ↓［０］、Ｕ↓［１］三档输出到ＰＩＤ控制器，其余信号变换成控制信号Ｓ↓［Ｑ］分别传送到压力控制器ＹＫ、Ｂ↓［０］泵交流接触器ＣＪ↓［０］和主水泵Ｂ↓［１］的交流接触器ＣＪ↓［１］，付控制器ＦＫ由五个继电器Ｋ↓［６］、Ｋ↓［１］、Ｋ↓［２］、Ｋ↓［０］（两个）和两个电位器Ｒ↓［Ｑ］、Ｒ↓［１］以及防干扰用ＲＣ电路组成，从ＰＩＤ输入的Ｓ↓［０］、Ｓ↓［１］信号和消防信号Ｓ↓［１］分别接通继电器Ｋ↓［０］、Ｋ↓［１］、Ｋ↓［２］，切断它们时接通继电器Ｋ↓［Ｑ］，这些继电器的触点关系是Ｋ↓［６］、Ｋ↓［１］、Ｋ↓［２］的常闭触点Ｋ↓［０－１］、Ｋ↓［１－１］、Ｋ↓［２箔１］串联在一起切断继电器Ｋ↓［Ｑ］电路，而Ｋ↓［１］继电器的另一个常闭触点Ｋ↓［１－２］切断ＰＩＤ与ＹＢ↓［１］之间的联系，继电器Ｋ↓［１］、Ｋ↓［０］的常开触点Ｋ↓［１－２］、Ｋ↓［０－２］分别接通交流接触器ＣＪ↓［１］和ＣＪ↓［０］，而Ｋ↓［１］的常开触点Ｋ↓［１－２］接通电位器Ｒ↓［１］与主系统压力变送器ＹＢ↓［１］之间电路，使ＹＢ↓［２］的检测压力信号Ｕ↓［ｐｓ］经电位器Ｒ↓［１］降压到Ｕ↓［１］后输入于ＰＩＤ，继电器Ｋ↓［０］有两个常闭触点...

【技术特征摘要】
1、一种对水泵电机变频调速的小型化气压给水设备，它包括由给水管和吸水管之间并联几台主水泵、阀门的主系统，由补助泵和具有补气罐、水位控制器、压力控制器、电磁阀、吸气阀、空气过滤器、止回阀等元器件的气压水罐所组成的付系统，以及由变频调速器、PID控制器和几个交流接触器等所组成的电控系统，其特征在于：在主系统上设有防超压用安全阀8；在付系统上装置两个压力变送器YB1和YB0；电控系统上设有本设备专用付控制器FK；安全阀8为工业上的通用阀件。在其入水口法兰上装有限流孔9并与给水管5连接，其出水口用导管与吸水管1连接，构成当给水管超压时冲开安全阀8，泄回压力水的回水管路；在两个压力变送器当中，YB1装设在气压水罐QS的顶部与压力控制器YK并联，检测主系统的给水压力Ps，另一个压力变送器YB0装在补助泵B0与调节阀11之间的导管上，检测B0泵的出水压力P0s，它们的检测压力信号Up3和Up0输入到付控制器FK，除此之外，FK的输入信号还有PID控制器发出的S0、S1信号和消防系统给的S1信号，付控制器FK把输入的压力信号变换成U2、U0、U1三档输出到PID控制器，其余信号变换成控制信号SQ分别传送到压力控制器YK、B0泵交流接触器CJ0和主水泵B1的交流接触器CJ1，付控制器FK由五个继电器K6、K1、K2...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴龙奎，
申请(专利权)人：朴龙奎，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]